大洋對流層
大洋對流層，又稱海洋斜下層、海洋對流層等，屬于海流學詞語，是指大洋熱力過程中產生的對流混合層。 [1]
風生環流及部分熱鹽環流僅僅發生在海洋1~2000m左右以上的海洋上，中層，即海洋斜下層（又稱大洋對流層）中，而海洋深層（既海洋平流層）全部為熱鹽環流。 [2]
中文名:大洋對流層
又 稱:海洋斜下層、海洋對流層
應用學科:海洋科技
影響因素:季節變化，水的溫度，鹽度等
特點之一:厚度隨緯度增高而減小
目錄
概念
特點
海水特性的巨大變化主要是發生在暖水層中，一般來說，冷水層具有均勻的特性。Defant（1929）仿照對大氣圈的分類方法將暖水層稱為大洋對流層，而將冷水層稱為大洋平流層。 [4]
由於暫時性的或持續性的風作用于海面使海水發生流動，風因所生的流動，屬於風生海流的範疇；非風因所生流動中的主要形式，以熱鹽對流稱之。在大洋對流層內，風生海流及熱鹽對流兩者同時存在，而以風生海流占主導地位；在海洋平流層（大洋平流層）內，海流則僅起因於非風力原因。[5]
大洋對流層的沿岸水團和海水的特徵是溫度條件變化較快和溶解氧的數量變化很大。大洋對流層能清楚地表現出海面氣候條件的季節變化，水的溫度，鹽度，溶解氣體和垂直環流條件的季節變化。它們反映了海面上空所發生的氣候季節變化。 [6]
研究與運用
1.海洋上層浮游植物的生長繁殖一方面受到局地海洋環境因素的限制，另一方面也能反過來影響到上層海洋的物理環境。浮游植物影響海洋物理環境的途徑主要是調節海水溫度、改變海洋的熱動力學狀態，進而波及到海洋環流與氣候。假設某海區海洋上層浮游植物量較多，則在海洋上層被浮游植物用來進行光合作用的太陽輻射能就較多，相應的能到達海洋深層、未被光合作用所利用的太陽輻射能就較少。因此海洋上層浮游植物的含量決定着太陽輻射能在海水中的垂向分配比例，這一比例對海洋的溫度狀況有着重大的影響。全球大洋不同區域浮游植物量差異很大，且隨着季節的推移周期性的繁殖和衰亡，近年來衛星遙感技術的發展讓人們可以從全球尺度上了解浮游植物的季節性變化，為浮游植物在海洋和氣候系統中的作用的研究提供了廣闊的平台，然而前人的研究大多數集中於熱帶海區，副熱帶海區浮游植物對于海洋環流和氣候的影響鮮有涉及。 相關學者圍繞副熱帶海區浮游植物對海洋環流與氣候的影響這一關鍵科學問題，基于海氣耦合模式Fast Ocean Atmosphere Model（FOAM）和Sea-viewing Wide Field-of-viewSensor（SeaWIFS）葉綠素濃度衛星遙感資料，通過對兩組採用不同的短波輻射參數化方案的模擬結果進行比較，在多時間尺度上系統分析了北太平洋和北大西洋海洋環流與氣候變率的響應及其影響機制。
在北太平洋，研究發現於季節尺度上，浮游植物有效的縮小了海表面溫度年循環的振幅，夏季使海表面降溫，冬季使海表面升溫。夏季降溫效應來自於夏季浮游植物處於衰亡期，數量較少，更多的太陽輻射能穿過混合層底，進入了季節性溫躍層，混合層增溫率降低。冬季升溫效應來自於混合層的加深以及垂向混合作用的增強使得夏季存儲在季節性溫躍層內的熱量重新進入混合層，混合層降溫率降低。浮游植物間接影響中緯度大氣環流，夏季海表面溫度降低，中緯度大氣下沉運動增強，對流層低層產生高壓脊，對流層高層產生低壓槽，激發斜壓的大氣響應。冬季海表面溫度升高，中緯度大氣下沉運動減弱，對流層低層產生低壓槽，對流層高層產生高壓脊，但是冬季大氣中的渦旋混合作用增強，使得對流層高層的高壓異常消失，激發正壓的大氣響應。浮游植物也間接影響中緯度雲量，對流降雨以及風生大洋環流。夏季低云云量增多，對流降雨減少，冬季低云云量減少，對流降雨增多。[7]
在全年副熱帶大洋環流均增強。研究發現於年代際尺度上，浮游植物通過影響上層海洋的溫度會導致北太平洋年代際濤動（PDO）的振幅減弱，振盪周期縮短。通過對北太平洋海表面溫度、大氣500mb位勢高度、上400m海洋熱含量以及風場的經驗正交分解及奇異值分解發現，各要素年代際振盪振幅均有一定程度的減弱。北太平洋年代際濤動周期的縮短來自於上層海洋溫度的變化導致40m深度以下海洋層結加強，斜壓羅斯貝波加速，其跨越北太平洋海盆的平均時間縮短，溫躍層調整過程加速，最終北太平洋年代際濤動周期縮短。在北大西洋，研究發現於季節尺度上，浮游植物有效的縮小了海表面溫度年循環的振幅，影響大氣環流及降雨。機制與北太平洋類似。在年際尺度上，北大西洋副熱帶風生環流和經向翻轉流均加強。就年平均值而言，副熱帶海表面溫度降低，副極地海表面溫度升高，降溫在副熱帶激發反氣旋式風場，風應力旋度的變化導致副熱帶環流加強。 對於北大西洋經向翻轉流，一方面，浮游植物通過將混合層內的熱量分配到季節性溫躍層，使得整個北大西洋上層海洋的溫度升高，另一方面，副極地海表面溫度升高導致蒸發增強，表層淡水通量的變化使得副極地海區的鹽度升高，在溫鹽變化的共同影響下，副極地海區海水密度增大，副熱帶海區海水密度減小，經向密度梯度增大，北大西洋經向翻轉流增強。同時，密度的變化使得副極地海區海洋層化變弱，有利於表層海水的下沉運動，進一步促進了北大西洋經向翻轉流的增強。研究發現於多年代際尺度上，浮游植物導致北大西洋多年代際振盪（AMO）的振幅減弱，振盪周期縮短。 通過對北大西洋海表面溫度、大氣500mb位勢高度、降雨與北大西洋經向翻轉流的奇異值分解發現，北大西洋多年代際振盪與經向翻轉流的強度有個很好的正相關關係，當經向翻轉流處於較強狀態時，灣流、亞述爾海流及北大西洋流向高緯度的熱量輸送增多，北大西洋表層溫度偏高。反之亦然。浮游植物使得上層海洋的溫度和副極地海區淡水通量的多年代際變化減弱，副極地和副熱帶海區經向密度梯度的多年代際變化振幅減弱，振盪周期縮短，導致北大西洋經向翻轉流的多年代際變化振幅減弱，振盪周期縮短，繼而影響北大西洋多年代際振盪。
2.水溫垂直分布的變化、海水混合的強弱、水體的輻聚/輻散等物理過程對水體中鯷魚魚卵數量和鯷魚魚卵在不同水層的分布有很大影響。溫躍層分布深度的波動引起水體的垂直交換（混合）、水平對流（輻聚/輻散）和跨躍層的物質交換。溫躍層深度變淺時，上混合層水體的厚度變薄，跨躍層的向上混合，將下混合層水體中和溫躍層中的鯷魚魚卵輸運到溫躍層和上混合層中，同時表層水體發生輻散現象，使得下混合層、溫躍層和上混合層水體中鯷魚魚卵數量減少、密度減小，導致整個水柱內鯷魚魚卵的數量減少;溫躍層深度加深時，上混合層水體的厚度增加，跨躍層的向下混合，將上混合層水體中和溫躍層中的鯷魚魚卵輸運到溫躍層和下混合層水體中，同時表層水體發生輻聚現象，使得上混合層、溫躍層和下混合層水體中的鯷魚魚卵數量增多、密度增大，導致整個水柱內鯷魚魚卵的數量增多；溫躍層水體中魚卵數量和密度的變化較上混合層和下混合層水體更為顯著。水體中溫躍層的存在、溫躍層分布深度的波動及其波動的程度對上混合層和溫躍層中鯷魚魚卵的數量和密度的變化起着主導作用，導致鯷魚魚卵數量垂直分布的劇烈變化。[8]
視頻
對流層大氣的受熱過程
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參考文獻
- ↑ [沈文周編著．簡明數字海洋科技文化詞典：海洋出版社，2010：209]
- ↑ [鄧賢峰 曾文華 孔玉壽編．中長期天氣預報：氣象出版社，1996：96]
- ↑ [中國標準出版社編．中國國家標準匯編：2010年修訂 20：中國標準出版社，2011：508]
- ↑ [（日）增澤讓太朗著．物理海洋學 第四卷：科學出版社，1985：16]
- ↑ [景振華編．海流原理：科學出版社，1966：10]
- ↑ [（蘇聯）Л.С.貝爾格等著 中山大學地質地理系編譯．景觀概念和景觀學的一般問題：商務印書館，1964：254]
- ↑ [梁曦. 副熱帶海區浮游植物對海洋環流與氣候的影響[D]. 中國海洋大學, 2014.]
- ↑ [萬瑞景, 趙憲勇, 魏皓. 山東半島南部產卵場溫躍層對鯷魚魚卵垂直分布的作用[J]. 生態學報, 2009, 29(12):6818-6826.]